非正規(guī)垃圾填埋場填埋氣品質(zhì)的影響因素分析

收稿日期：2024-03-12

基金項目：上海市科委社發(fā)領(lǐng)域項目（21DZ1209602）；上海市環(huán)境科學研究院青年科技創(chuàng)新基金資助項目（CX2021140326）；國家環(huán)境保護城市土壤污染控制與修復工程技術(shù)中心開放基金計劃資助項目（USCR-202207）。

作者簡介：李昕宇（1997—），男，江蘇泰州人，碩士，助理工程師。研究方向：填埋場地污染調(diào)查、污染場地修復。

通信作者：田弘（1995—），女，上海人，碩士，助理工程師。研究方向：土壤和地下水環(huán)境調(diào)查和決策咨詢。

摘要：為探究非正規(guī)垃圾填埋場填埋氣甲烷含量的影響因素及其作用機制，試驗選取4個非正規(guī)垃圾填埋場，對其垃圾組分和填埋氣組分進行長期跟蹤與采樣分析。結(jié)果表明，采取封場措施有助于顯著增加填埋氣的甲烷含量。填埋氣的甲烷含量與月均氣溫呈正相關(guān)。隨著氣溫的上升，相比甲烷最低含量和甲烷平均含量，各堆點甲烷最高含量增加幅度均最大。研究表明，采取封場措施和建設(shè)覆蓋層是管理運營非正規(guī)垃圾填埋場的優(yōu)先選擇。

關(guān)鍵詞：非正規(guī)垃圾填埋場；甲烷含量；填埋氣品質(zhì)；影響因素

中圖分類號：X799.3 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）05-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.05.041

Analysis of influencing factors on the quality of landfill gas in informal landfills

LI Xinyu1，2， YU Yulu1，2， TIAN Hong1，2

（1. Shanghai Academy of Environmental Sciences; 2. State Environmental Protection Engineering Center for Urban Soil Contamination Control and Remediation， Shanghai 200233， China）

Abstract： In order to explore the influencing factors and mechanisms of methane content in landfill gas from informal landfills， four informal landfills are selected for long-term tracking and sampling analysis of their garbage and landfill gas components in this experiment. The results indicate that implementing site closure measures can significantly increase the methane content of landfill gas. The methane content of landfill gas is positively correlated with the monthly average temperature， as the temperature rises， compared to the lowest and average methane content， the highest methane content at each stacking point increases the most. Research has shown that implementing closure measures and constructing cover layers are the priority choices for managing and operating informal landfills.

Keywords： informal landfills; methane content; quality of landfill gas; influence factors

衛(wèi)生填埋是處理生活垃圾的主要方式之一，是城市干垃圾無害化處理的應(yīng)急方式和兜底保障[1-2]。2021年，上海市生活垃圾填埋處理量為80.6萬t[3]。我國仍存在大量利用荒地的簡易填埋場[4]，這類無二次污染防護設(shè)施的垃圾堆點被統(tǒng)稱為非正規(guī)垃圾填埋場。垃圾填埋氣主要成分為甲烷和二氧化碳，其中甲烷含量可超過55%[5]。甲烷的溫室效應(yīng)是二氧化碳的25倍[6]，提純后的垃圾填埋氣可用作燃料，用于發(fā)電和制備車用壓縮天然氣、管道天然氣以及其他化工原料[7]。垃圾填埋氣的產(chǎn)量和品質(zhì)（甲烷含量）受填埋期齡影響較大[8]，同一時期內(nèi)也受垃圾成分[9]、堆體設(shè)施條件[10-11]、濕度[12]、酸度[13-14]和溫度[15-16]等因素影響。相比正規(guī)垃圾填埋場，非正規(guī)垃圾填埋場有機質(zhì)含量較低，堆體密封性較差[17]，填埋氣品質(zhì)受外界影響更大。基于4個非正規(guī)垃圾填埋場的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析填埋氣甲烷含量的影響因素，為非正規(guī)垃圾填埋場管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

以上海市4個已封場的非正規(guī)垃圾填埋場為采樣點，即堆點ST、堆點QC、堆點ZL和堆點ZH。場地基本信息如表1所示。

1.2 測試方法

1.2.1 固相指標測試方法

封場前，在填埋場中心和四周采集5個垃圾樣品，檢測結(jié)果取平均值，作為該場地垃圾的有機質(zhì)含量數(shù)據(jù)。生活垃圾的有機質(zhì)含量采用《固體廢物 有機質(zhì)的測定 灼燒減量法》（HJ 761—2015）的標準方法測定。

1.2.2 氣相指標測試方法

在填埋場堆體表面中心和四周使用手提式復合型氣體分析儀直接測量氣相指標，記錄甲烷最高含量、最低含量和平均含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 封場對填埋氣甲烷含量的影響

在采取封場措施前后，4個非正規(guī)垃圾填埋場的填埋氣甲烷含量對比如表2所示。結(jié)果表明，采取封場措施對提高填埋氣甲烷含量具有顯著作用，這是由于良好的封場措施可以提高堆體的氣密性和保溫性，構(gòu)造適合厭氧菌生長的理想環(huán)境[8]。薛玉偉等[18]研究填埋方式對生活垃圾填埋處理產(chǎn)物及穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)厭氧條件有利于提高甲烷產(chǎn)率。張維[19]研究準好氧填埋場CH4減排和加速穩(wěn)定化的微生物學機制，發(fā)現(xiàn)厭氧堆體填埋氣甲烷含量顯著高于準好氧堆體。

2.2 氣溫對填埋氣甲烷含量的影響

試驗分別選取平均氣溫8 ℃、17 ℃、18 ℃、28 ℃

和32 ℃的月份，在封場后測定4個堆點填埋氣的甲烷含量。甲烷含量隨氣溫的變化如圖1所示。總體來看，填埋氣甲烷含量與當月氣溫呈正相關(guān)，隨著氣溫的上升，相比甲烷最低含量和甲烷平均含量，各堆點填埋氣甲烷最高含量增加幅度均最顯著。張西華等[15]通過試驗研究溫度對填埋有機垃圾厭氧降解的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，厭氧環(huán)境下，溫度越高，填埋氣甲烷含量越大。這與本研究的發(fā)現(xiàn)一致，即在高平均氣溫月份，堆點甲烷含量上升趨勢明顯。

2.3 堆體條件對填埋氣甲烷含量的影響

在4個堆點內(nèi)部采集等質(zhì)量的垃圾樣品，測定有機質(zhì)含量，含量范圍為14.29%～18.28%。4個堆點垃圾堆放量占垃圾總量的比例如圖2所示，4個堆點填埋氣甲烷最高含量占填埋氣總量的比例如圖3所示。結(jié)果顯示，垃圾填埋量不是影響堆點填埋氣甲烷含量的決定性因素。

3 結(jié)論

非正規(guī)垃圾填埋場的填埋氣甲烷含量受封場措施、環(huán)境溫度和堆體條件等因素影響，其中封場措施和覆蓋層設(shè)置對填埋氣的甲烷最高含量、最低含量和平均含量均有明顯影響。環(huán)境溫度對沒有良好覆蓋層的非正規(guī)堆點填埋氣品質(zhì)也有直接影響，尤其是甲烷最高含量。研究發(fā)現(xiàn)，垃圾組分相近的堆體中，垃圾填埋量對填埋氣品質(zhì)影響不大。在建設(shè)和管理非正規(guī)垃圾填埋場時，要切實采取封場措施并建設(shè)覆蓋層，最大限度地提高堆點填埋氣甲烷含量，降低碳排放，加速堆體垃圾降解，節(jié)約運營管理成本。

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